JP2003215651A - 電波発生装置 - Google Patents
電波発生装置Info
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- JP2003215651A JP2003215651A JP2002010946A JP2002010946A JP2003215651A JP 2003215651 A JP2003215651 A JP 2003215651A JP 2002010946 A JP2002010946 A JP 2002010946A JP 2002010946 A JP2002010946 A JP 2002010946A JP 2003215651 A JP2003215651 A JP 2003215651A
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Abstract
生できるようにする電波発生装置の提供を目的とする。 【解決手段】例えば、発生電波の周波数の1/2の周波
数のバイアス信号でもって入力レーザ光の光強度を変調
する光強度変調器と、その光強度変調器の出力するレー
ザ光をフィルタリングする光学的フィルタという構成に
従って、1つのレーザ光から、波長の隔たりが発生電波
の周波数と一致する2つのレーザ光を生成する。そし
て、そのようにして生成した2つのレーザ光を、リチウ
ム・ナイオベートなどで構成される非線形光学効果を示
す光学導波路に入力することで、その2つのレーザ光の
波長の隔たりに応じた周波数を持つ電波を発生して、そ
れを電波用導波路などを使って取り出す。
Description
を発生する電波発生装置に関し、特に、スペクトル幅が
極めて狭い電波を発生できるようにする電波発生装置に
関する。
やり取りする。このとき、多重化通信を実現すべく、電
波の周波数を分割して複数のチャンネルを実現するとい
う構成を採っている。これから、このチャンネル数を増
加させるには、各チャンネルを構成する電波のスペクト
ル幅を狭くする必要がある。
幅がなるべく狭くなる電波を発生できるようにする新た
な電波発生技術の構築が叫ばれている。
ようにしているが、いずれの方法を用いる場合にあって
も、従来の電波発生技術で発生される電波のスペクトル
幅は数MHz程度といったように非常に大きなものとな
っている。
波発生技術に従っていると、発生電波のスペクトル幅が
非常に大きなものとなる。
チャンネルを実現するという構成を採る場合、チャンネ
ル間の干渉を防ぐために、隣同士のチャンネル間の周波
数の差を大きくしなければならず、これがためにチャン
ネル数を多くできないという問題点がある。
なフォトダイオードを用いた電波発生の試みが学会で発
表されるようになってきているが、周波数バンドが狭い
といった問題点があり、実用性に乏しいというのが実情
である。
であって、スペクトル幅が極めて狭い電波を発生できる
ようにする新たな電波発生装置の提供を目的とする。
に、本発明の電波発生装置は、1つのレーザ光から、
波長の隔たりが発生電波の周波数と一致する2つのレー
ザ光を生成するレーザ光生成手段と、入力する光強度
に応じて屈折率を非線形に変化させる光学導波路で構成
されて、レーザ光生成手段の生成する2つのレーザ光を
入力として、その2つのレーザ光の波長の隔たりに応じ
た周波数を持つ電波を発生する電波発生手段と、電波
発生手段の発生する電波を取り出す電波取出手段とを備
えるように構成する。
は、発生電波の周波数の1/2の周波数のバイアス信号
でもって入力レーザ光の光強度を変調する光強度変調器
と、その光強度変調器の出力するレーザ光をフィルタリ
ングする光学的フィルタとで構成されることがある。
光学導波路に当接する形態で配設されたり、規定以下の
隙間を持つ形態で配設される金属で構成されたり、電波
発生手段を取り囲む形態で配設される導波管で構成され
ることがある。
り囲む形態で配設される導波管で構成されるときには、
電波発生手段は、光学導波路を伝播する2つのレーザ光
の示す電界と、導波管を伝播する電波の示す電界とが平
行となる形になるようにと、光学導波路を配置するよう
に構成されることがある。
り囲む形態で配設される導波管で構成されるときには、
電波発生手段は、電波の放射端となる部分がテーパ形状
を有することがある。
り囲む形態で配設される導波管で構成されるときには、
電波発生手段は、光学導波路に当接する形態で配設され
たり、規定以下の隙間を持つ形態で配設される誘電体を
有したり、光学導波路の配置面と対向する面に当接する
形態で配設されたり、規定以下の隙間を持つ形態で配設
される誘電体を有することがある。
置では、レーザ光生成手段は、例えば、発生電波の周波
数の1/2の周波数のバイアス信号でもって入力レーザ
光の光強度を変調する光強度変調器と、その光強度変調
器の出力するレーザ光をフィルタリングする光学的フィ
ルタという構成に従って、1つのレーザ光から、波長の
隔たりが発生電波の周波数と一致する2つのレーザ光を
生成する。
生成手段の生成する2つのレーザ光を入力として、非線
形光学効果に従って、その2つのレーザ光の波長の隔た
りに応じた周波数を持つ電波を発生し、これを受けて、
電波取出手段は、その発生した電波を取り出す。
は、波長の隔たりが発生電波の周波数と一致するスペク
トル幅の極めて狭い2つのレーザ光を、非線形光学効果
を示す光学導波路に入力することで電波を発生するとい
う構成を採ることから、スペクトル幅が極めて狭い電波
を発生できるようになる。
を詳細に説明する。
の一実施形態例を図示する。
が極めて狭いミリ波を発生するものであって、このスペ
クトル幅が極めて狭いミリ波の発生を実現するために、
レーザ光源1と、光強度変調器2と、ファブリーペロー
干渉フィルタ3と、ファイバアンプ4と、バンドパスフ
ィルタ5と、LN光学導波路6と、ミリ波増幅アンプ7
とを備える。
イザーであって、本発明の有効性を検証すべく備えられ
るものである。また、レーザ光源1と光強度変調器2と
の間には、好ましくは偏波面コントローラが備えられる
ことになる。
めに備えられる各構成要素について詳細に説明する。
する。
(1554.1nmのレーザ光)を入力として、発生電波の周波
数の1/2の周波数のバイアス信号でもって入力レーザ
光の光強度を変調する。
えば40GHzのミリ波を発生するときには、20GH
zのバイアス信号でもって入力レーザ光の光強度を変調
することで、キャリアのレーザ光(1554.1nmのレーザ
光)を中心として、20GHzずつ離れた波長位置に光
強度のピークを持つレーザ光を生成する。
ミネイターを示している。
出力するレーザ光を入力として、ファブリーペロー干渉
計の構成に従って、その入力するレーザ光の中から、キ
ャリアのレーザ光(1554.1nmのレーザ光)に最も近いピ
ークを持つ2つのレーザ光のみを透過させる。
号でもって入力レーザ光の光強度を変調する場合、光強
度変調器2の出力するレーザ光には、キャリアのレーザ
光(1554.1nmのレーザ光)の他に、キャリアのレーザ光
を中心として20GHzずつ離れた波長位置に光強度の
ピークを持つレーザ光が生成されることになるので、フ
ァブリーペロー干渉フィルタ3は、ファブリーペロー干
渉計の構成に従って、その中から、キャリアのレーザ光
に最も近いピークを持つ2つのレーザ光のみを透過させ
るのである。
イバで構成されて、ファブリーペロー干渉フィルタ3の
出力するレーザ光を例えば5mWへと増幅する。
を透過させる3nmのバンドパスフィルタで構成されて、
ファイバアンプ4により発生された光ノイズを除去す
る。
・ナイオベート(LiNbO3) の基板にチタンが拡散される
ことで構成される光学導波路60(例えば、光路長0.0
4mで、断面積7.85×10-11 m2)と、光学導波路
60に好ましくは当接する形態で配設されて、ミリ波の
出力口となる突出部62を有する金属のストリップ導波
路61とで構成されて、バンドパスフィルタ5の出力す
るレーザ光(例えば波長の隔たりが40GHzとなる2
つのレーザ光から構成される)の入力に応答して例えば
40GHzのミリ波を生成して、それを突出部62から
出力する。
波路60に当接する形態で配設される必要はなく、光学
導波路60との間に規定以下の隙間を持つ形態で配設さ
れてもよい。但し、光学導波路60に当接する形態で配
設されると、発生するミリ波の損失が少なくなることを
実現できるので好ましい。
るミリ波(MMW)を増幅する。
したように、本発明の有効性を検証すべく設けられて、
ミリ波増幅アンプ7の増幅するミリ波のスペクトル解析
を行う。
波発生装置の動作について説明する。
るレーザ光(1554.1nmのレーザ光)を入力すると、例え
ば40GHzのミリ波を発生するときには、20GHz
のバイアス信号でもって入力レーザ光の光強度を変調す
ることで、キャリアのレーザ光(1554.1nmのレーザ光)
を中心として、20GHzずつ離れた波長位置に光強度
のピークを持つレーザ光を生成して出力する。
受けて、ファブリーペロー干渉フィルタ3は、ファブリ
ーペロー干渉計の構成に従って、光強度変調器2の出力
するレーザ光の中から、キャリアのレーザ光に最も近い
ピークを持つ2つのレーザ光のみを透過させる。
号でもって入力レーザ光の光強度を変調する場合、光強
度変調器2の出力するレーザ光には、キャリアのレーザ
光(1554.1nmのレーザ光)の他に、キャリアのレーザ光
を中心として20GHzずつ離れた波長位置に光強度の
ピークを持つレーザ光が生成されることになるので、フ
ァブリーペロー干渉フィルタ3は、ファブリーペロー干
渉計の構成に従って、図2に示すように、その中から、
キャリアのレーザ光に最も近いピークを持つ2つのレー
ザ光(図2中ののレーザ光(波長1554.25nm)と、の
レーザ光(波長1553.95nm)) のみを透過させるのであ
る。
も近いピークを持つ2つのレーザ光以外のレーザ光もあ
る程度透過してしまっているが、これは、ファブリーペ
ロー干渉フィルタ3の調整が十分でないからであり、こ
の調整が十分行われると、これらのレーザ光はかなりな
レベルで遮断できることになる。
の隔たりは、図2に示すように40GHzとなる。そし
て、このとき透過させる2つのレーザ光のスペクトル幅
は、図中に示すように、おおよそ0.007nm と極めて狭い
ものとなっている。
力するレーザ光を受けて、ファイバアンプ4は、ファブ
リーペロー干渉フィルタ3の出力するレーザ光を例えば
5mWへと増幅し、これを受けて、バンドパスフィルタ
5は、ファイバアンプ4により発生された光ノイズを除
去しつつ、ファイバアンプ4の増幅したレーザ光をLN
光学導波路6の光学導波路60へと入力する。
導波路60には、波長の隔たりが例えば40GHzとな
る2つのレーザ光から構成されるレーザ光が入力される
ことになる。
のレーザ光から構成されるレーザ光の入力を受けて、L
N光学導波路6の光学導波路60では、非線形光学効果
に従ってミリ波が発生して、そのようにして発生したミ
リ波はストリップ導波路61の突出部62から出力され
る。
ンドパスフィルタ5の出力するレーザ光(例えば波長の
隔たりが40GHzとなる2つのレーザ光から構成され
る)の入力に応答して例えば40GHzのミリ波を生成
して、それを突出部62から出力するように動作するの
である。
スペクトル解析の実験結果(スペクトルアナライザー8
により得られた解析結果)を図示する。
光学導波路6の発生する40GHzのミリ波は、約3k
Hzという極めて狭いスペクトル幅を持つミリ波である
ということが検証できた。
ると、電波の周波数を分割して複数のチャンネルを実現
するという構成を採る場合に、隣同士のチャンネル間の
周波数の差を従来に比べて極めて小さくすることができ
ることで、チャンネル数を大きく増加させることができ
るようになることが検証できた。
の有効性を検証するために行ったその他の実験の結果を
図示する。
に入力するレーザ光のパワーを変化させたときに、発生
するミリ波のパワーがどのように変化するのかを調べた
実験の結果である。
ことで行った。図4の横軸はLN光学導波路6に入力す
るレーザ光のパワーを示し、縦軸は発生ミリ波のパワー
を示している。
は、LN光学導波路6に入力するレーザ光のパワーにほ
ぼ比例することが検証できた。
に入力するレーザ光の持つ波長の隔たりを変化させたと
きに、発生するミリ波のパワーがどのように変化するの
かを調べた実験の結果である。
波を発生することで行った。図5の横軸はLN光学導波
路6に入力するレーザ光の持つ波長の隔たりを示し、縦
軸は発生ミリ波のパワーを示している。
Hzの間の広い周波数範囲で、安定したパワーのミリ波
を発生できることが検証できた。なお、発生するミリ波
の周波数が増加するに従ってパワーが減少しているの
は、ストリップ導波路61の特性によるものと考えられ
る。
明のミリ波発生装置によれば、スペクトル幅が極めて狭
いミリ波を発生できるようになるとともに、広い周波数
範囲のミリ波を発生できることになり、これにより、図
6に示すように、光通信ネットワークと電波通信ネット
ワークとの間の通信を効率的に実現できるようになる。
施形態例を図示する。
ものについては同一の記号で示してある。但し、光学導
波路60の大きさについては、図1の実施形態例のもの
と若干異なっている(光路長0.05mで、断面積4.2×
10-11 m2)。また、図中に示すP.Cは偏波面コント
ローラである。
発生するミリ波を取り出すための手段として、ストリッ
プ導波路61の代わりにミリ波導波管63を用いるとと
もに、LN光学導波路6の形状に工夫を凝らしている。
光学導波路6の一実施形態例を図示する。
波路61の代わりに、LN光学導波路6を取り囲む形態
で配設されるミリ波導波管63を用意することで、LN
光学導波路6の発生するミリ波を外部に取り出すという
構成を採っている。
60から放射されるミリ波がリチウム・ナイオベート基
板(図中に示すLN)の内部を伝播してミリ波導波管6
3に放射されていくことになるが、その放射を効率的な
ものとするために、図8に示すように、ミリ波の放射端
となるリチウム・ナイオベート基板の先端部分がテーパ
形状を有するように構成されている。
を伝播するレーザ光はTE波しか存在しないとともに、
ミリ波導波管63を伝播するミリ波の示す電界は図9
(a)中の破線で示すようになることから、発生するミ
リ波の損失を少なくするために、図9(a)に示すよう
に、光学導波路60を伝播するレーザ光の示す電界と、
ミリ波導波管63を伝播するミリ波の示す電界とが平行
となる形になるようにと、ミリ波導波管63を配置する
という構成を採ることが好ましい。
ム・ナイオベート基板の外部に放射されるミリ波をリチ
ウム・ナイオベート基板のテーパ形状部分に効率的に伝
播させるために、図9(b)に示すように、光学導波路
60に当接する形態でテフロン(登録商標)やアルミナ
などの誘電体を配設するという構成を採ったり、図9
(c)に示すように、光学導波路60の配置面と対向す
る面に当接する形態でテフロンやアルミナなどの誘電体
を配設するという構成を採ることが好ましい。
当接する形態で配設するのではなくて、光学導波路60
との間に規定以下の隙間を持つ形態で配設してもよい。
但し、光学導波路60に当接する形態で配設すると、ミ
リ波の損失が少なくなることを実現できるので好まし
い。
が、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、
実施形態例では、光強度変調器2を使って、波長の隔た
りが発生ミリ波の周波数と一致する2つのレーザ光を生
成して、それをLN光学導波路6に入力するという構成
を採ったが、光強度変調器2以外のものを使って、波長
の隔たりが発生ミリ波の周波数と一致する2つのレーザ
光を生成して、それをLN光学導波路6に入力するとい
う構成を採ってもよい。
ベートで構成される光学導波路60を使ってミリ波を発
生するという構成を採ったが、本発明はこれに限定され
るものではなく、その他の非線形光学効果を示す光学導
波路を使ってミリ波を発生するという構成を採ってもよ
い。
具体例にして本発明を説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、その他の波長領域の電波に対して
も適用できるものである。
スペクトル幅が極めて狭い電波を発生できるようになる
とともに、広い周波数範囲の電波を発生できるようにな
る。
ことで、レーザ光という光信号を使って電波を生成する
という構成を採ることから、光通信ネットワークと電波
通信ネットワークとの間の通信を効率的に実現できるよ
うになる。
ザ光の説明図である。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 規定の波長の電波を発生する電波発生装
置であって、 1つのレーザ光から、波長の隔たりが発生電波の周波数
と一致する2つのレーザ光を生成する手段と、 入力する光強度に応じて屈折率を非線形に変化させる光
学導波路で構成されて、上記2つのレーザ光を入力とし
て、上記波長の隔たりに応じた周波数を持つ電波を発生
する手段と、 上記発生する電波を取り出す手段とを備えることを、 特徴とする電波発生装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の電波発生装置において、 上記2つのレーザ光を生成する手段は、発生電波の周波
数の1/2の周波数のバイアス信号でもって入力レーザ
光の光強度を変調する光強度変調器と、該光強度変調器
の出力するレーザ光をフィルタリングする光学的フィル
タとで構成されることを、 特徴とする電波発生装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の電波発生装置にお
いて、 上記電波を取り出す手段は、上記光学導波路に当接ある
いは規定以下の隙間を持つ形態で配設される金属で構成
されることを、 特徴とする電波発生装置。 - 【請求項4】 請求項1又は2記載の電波発生装置にお
いて、 上記電波を取り出す手段は、上記電波を発生する手段を
取り囲む形態で配設される導波管で構成されることを、 特徴とする電波発生装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の電波発生装置において、 上記電波を発生する手段は、上記光学導波路を伝播する
上記2つのレーザ光の示す電界と、上記導波管を伝播す
る電波の示す電界とが平行となる形になるようにと、上
記光学導波路を配置するように構成されることを、 特徴とする電波発生装置。 - 【請求項6】 請求項4又は5記載の電波発生装置にお
いて、 上記電波を発生する手段は、電波の放射端となる部分が
テーパ形状を有することを、 特徴とする電波発生装置。 - 【請求項7】 請求項4又は5記載の電波発生装置にお
いて、 上記電波を発生する手段は、上記光学導波路に当接ある
いは規定以下の隙間を持つ形態で配設される誘電体を有
するか、上記光学導波路の配置面と対向する面に当接あ
るいは規定以下の隙間を持つ形態で配設される誘電体を
有するか、その双方の誘電体を有することを、特徴とす
る電波発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002010946A JP3815673B2 (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 電波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002010946A JP3815673B2 (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 電波発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003215651A true JP2003215651A (ja) | 2003-07-30 |
JP3815673B2 JP3815673B2 (ja) | 2006-08-30 |
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ID=27648541
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2004001500A1 (ja) * | 2002-06-25 | 2005-10-20 | 松下電器産業株式会社 | 光信号−電気信号変換装置 |
JP2006276650A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光電気発振器及び光電気発振方法 |
US8150342B2 (en) | 2007-04-27 | 2012-04-03 | Renesas Electronics Corporation | Transmitter, RF transmitter signal processor and method for operation of transmitter |
-
2002
- 2002-01-21 JP JP2002010946A patent/JP3815673B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006276650A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光電気発振器及び光電気発振方法 |
JP4706048B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-06-22 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 光電気発振器及び光電気発振方法 |
US8150342B2 (en) | 2007-04-27 | 2012-04-03 | Renesas Electronics Corporation | Transmitter, RF transmitter signal processor and method for operation of transmitter |
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